DE4037065A1 - FORCE MEASURING DEVICE FOR MEASURING THE TENSION TENSION OF THREADS - Google Patents
FORCE MEASURING DEVICE FOR MEASURING THE TENSION TENSION OF THREADSInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Kraftmeßvorrichtung zur Messung der Zugspannung von Fäden, insbesondere von Textilfäden gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a force measuring device for Measurement of the tension of threads, especially of Textile threads according to the preamble of claim 1.
Bei der Verarbeitung von Fäden, insbesondere in der Textilindustrie, ist es häufig wichtig, bestimmte Fadenspannungen genau einhalten zu können. Dazu ist es erforderlich, daß die Fadenspannung kontinuierlich gemessen wird, um eventuelle Abweichungen erkennen zu können oder durch entsprechende Regeleinrichtungen die Fadenspannung dem Sollwert anzupassen. Dabei treten sehr kleine Fadenspannungen auf, die teilweise kleiner als 0,1 N sind. Da die Fäden in der Regel mit großen Geschwindig keiten verarbeitet werden sollen, sind zur Fadenmessung Sensoren erforderlich, die große Eigenfrequenzen bis zu 3 KHz aufweisen müssen. Derartige Textilmaschinen verfügen im allgemeinen über hunderte von verschiedenen Einzelfä den, die gleichzeitig verarbeitet werden, so daß bei derartigen Sensoren zur Messung der Zugspannungen eine äußerst kompakte und kostengünstige Herstellbarkeit verlangt wird.When processing threads, especially in the Textile industry, it is often important to certain To be able to precisely maintain thread tension. It is for that required that the thread tension be continuous is measured to detect any deviations can or through appropriate control devices Adjust the thread tension to the setpoint. Doing so very much small thread tensions, sometimes less than 0.1 N are. Since the threads are usually at high speed speeds are to be processed are for thread measurement Sensors required, the large natural frequencies up to 3 Must have KHz. Such textile machines have generally over hundreds of different cases those that are processed at the same time, so that at such sensors for measuring tensile stresses extremely compact and inexpensive to manufacture is required.
Es wäre daher denkbar, daß eine derartige Meßvorrichtung als Federwaage ausgebildet ist, die mit einer elektrischen Schaltung in Verbindung stehen müßte, die die Federauslen kung in ein entsprechendes elektrisches Signal zur Signalauswertung umwandelt. Dabei könnte man eine Umlenkrolle, die zum Fadentransport dient, an einer Federwaage aufhängen, die dann eine Maß für die Federspan nung liefern würde. Da für die Messung von Fadenspannungen sehr kleine Kräfte gemessen werden müssen, die teilweise unter 0,1 N liegen, wären sehr weiche Federn notwendig. It would therefore be conceivable that such a measuring device is designed as a spring balance with an electric Circuit should be connected that the Federlenlen kung into a corresponding electrical signal Converted signal evaluation. You could do one Deflection roller, which is used for thread transport, on one Hang up the spring scale, which is then a measure of the spring tension would deliver. As for the measurement of thread tension very small forces have to be measured, some of them very soft springs would be necessary.
Derartige Feder-Masse-Systeme weisen aber in der Regel sehr geringe Eigenfrequenzen auf, so daß damit nur bei niedrigen Fadengeschwindigkeiten hinreichend genau gemessen werden könnte.Such spring-mass systems usually have very low natural frequencies, so that only with low thread speeds with sufficient accuracy could be measured.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, sehr kleine Zugspannungen von Fäden bei hohen Fadengeschwindig keiten zu messen und dies bei kompakter einfacher Ausgestaltung.The invention is therefore based on the object small tensile stresses of threads at high thread speeds to measure and this with a compact simpler Design.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebe ne Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Unteran sprüchen angegeben.This object is indicated by the in claim 1 ne invention solved. Further training and advantageous Embodiments of the invention are in the Unteran sayings.
Die Erfindung hat den Vorteil, daß derartige Meßvorrich tungen zur Fadenspannungsmessung in sehr kompakter Form ausführbar sind. Deshalb ist es möglich, solche Meßvor richtungen an fast jeder beliebigen Fadenumlenkungsstelle vorzusehen. Darüber hinaus ist es auch möglich, derartige Meßvorrichtungen in größeren Stückzahlen nebeneinander anzuordnen, was insbesondere bei Textilwebmaschinen erforderlich ist, bei denen eine Menge von Fäden parallel geführt werden. Solche Meßvorrichtungen können auch auf einfache Art und Weise an vorhandenen Textilmaschinen nachgerüstet werden ohne daß dafür ein größerer apparati ver Aufwand notwendig ist.The invention has the advantage that such a measuring device thread tension measurement in a very compact form are executable. Therefore it is possible to measure such directions at almost any thread deflection point to provide. In addition, it is also possible to use such Measuring devices in large numbers side by side to arrange what especially in textile looms is required in which a lot of threads in parallel be performed. Such measuring devices can also on simple way on existing textile machines be retrofitted without a larger apparatus effort is necessary.
Ein weiterer Vorteil der Fadenspannungsmessung mit Hilfe eines derartigen mit Dehnungsmeßstreifen bestückten Meßelements ist die unmittelbare Umwandlung der Kraft in ein elektrisches Meßsignal, das insbesondere in Brücken schaltungstechnik bei Verwendung von vier Dehnungsmeß streifen ein sehr genaues Meßsignal liefert und mit Hilfe von nachfolgenden Rechenschaltungen gut auswertbar ist. Derartige Fadenspannungsmesser bieten darüber hinaus noch den Vorteil, daß sie keinerlei Verschleißteile aufweisen und daher eine hohe Lebensdauer besitzen. Another advantage of thread tension measurement with the help of such equipped with strain gauges Measuring element is the immediate conversion of the force into an electrical measurement signal, particularly in bridges circuit technology when using four strain gauges strip provides a very accurate measurement signal and with the help can be easily evaluated by subsequent arithmetic circuits. Such thread tension meters also offer the advantage that they have no wear parts and therefore have a long service life.
In vorteilhafter Weise kann die Erfindung auch zur Feststellung von kurzzeitigen Grenzwertüberschreitungen der Fadenspannung benutzt werden. So wird in Verbindung mit einer Rechenschaltung die verhältnismäßig hochfrequen te Fadenspannungsmessung innerhalb eines kontinuierlich fortschreitenden Meßzyklus gespeichert und ein Mittelwert gebildet. Der jeweils auftretende Meßwert kann dann sowohl mit dem Mittelwert verglichen werden als auch mit einem oberen und unteren Grenzwert. Durch die elektronische Rechenschaltung können dann derartige Grenzwertüberschrei tungen bzw. Mittelwertabweichungen gespeichert oder signalisiert werden. Dies gestattet bei besonderen Fadenherstellungsverfahren auch Aussagen über die Fadenqualität des jeweiligen Herstellungsprozesses.The invention can also advantageously be used for Detection of short-term limit violations the thread tension can be used. How to connect with a computing circuit that is relatively high-frequency thread tension measurement within a continuous progressing measurement cycle saved and an average educated. The measured value occurring in each case can then both be compared with the mean as well as with a upper and lower limit. Through the electronic Such circuits can then exceed such limit values measurements or mean value deviations saved or be signaled. This allows for special Thread manufacturing process also statements about the Thread quality of the respective manufacturing process.
Bei speziellen Ausgestaltungen der Erfindung ergibt sich darüber hinaus noch der Vorteil, daß die Meßvorrichtung sehr einfach herstellbar ist. So kann der Grundkörper mit dem Federelement aus einem einstückigen Leichtmetallteil, das als Meterware angeboten wird, herausgearbeitet werden. Dafür werden lediglich Leichtmetallteile von einigen Zentimetern Länge und Querschnitten von ca. 1 cm2 benötigt. Aus diesem Teil werden an denen sich gegenüber liegenen Flächenteilen Aussparungen eingefräst, bei dem nur noch ein kleiner Steg übrig bleibt, der die Feder darstellt. Um den Hebelarm möglichst massearm zu gestal ten, wird dieser soweit abgedreht oder mit einer Bohrung versehen, bis er gerade noch biegesteif genug ist. Zur Komplettierung der Kraftmeßvorrichtung ist dann lediglich noch die Aufbringung der Dehnungsmeßelemente und deren elektrische Verschaltung notwendig.In the case of special configurations of the invention, there is also the advantage that the measuring device is very easy to manufacture. In this way, the base body with the spring element can be machined from a one-piece light metal part, which is offered by the meter. All that is required are light metal parts a few centimeters long and cross sections of approximately 1 cm 2 . For this part, recesses are milled on the opposite surface parts, in which only a small web remains, which represents the spring. In order to design the lever arm with as little mass as possible, it is turned or drilled until it is just sufficiently rigid. To complete the force measuring device, it is then only necessary to apply the strain measuring elements and their electrical connection.
Darüber hinaus kann die Kraftmeßvorrichtung noch mit einem Gehäuseteil umgeben werden, durch das der Bereich des mit dem Dehnungsmeßelement bestückten Federteils von schädli chen Umwelteinflüssen abgeschirmt wird. Dieses Gehäuseteil dient auch gleichzeitig als Überlastanschlag, der bei Knotenbildung oder beim Stocken des Fadens eine Zerstörung der Fadenspannungsmeßvorrichtung verhindert.In addition, the force measuring device can still with a Housing part are surrounded by which the area of the the strain gauge equipped with spring part by Schadli Chen is shielded from environmental influences. This part of the case also serves as an overload stop at the same time Knot formation or destruction when the thread stalls the thread tension measuring device prevented.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert.The invention is based on an embodiment that is shown in the drawing, explained in more detail.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 eine Kraftmeßvorrichtung zur Messung der Zugspannung von Fäden; Figure 1 shows a force measuring device for measuring the tension of threads.
Fig. 2 eine Kraftmeßvorrichtung zur Messung der Zugspannung von Fäden mit versetzten Aussparun gen; Figure 2 shows a force measuring device for measuring the tension of threads with offset Aussparun conditions.
Fig. 3 eine Kraftmeßvorrichtung zur Messung der Zugspannung von Fäden mit Überlastungsanschlag und Fig. 3 shows a force measuring device for measuring the tension of threads with an overload stop and
Fig. 4 eine Hebelarmspitze mit Keramikumlenkröhrchen. Fig. 4 shows a lever arm tip with ceramic deflection tube.
Aus Fig. 1 der Zeichnung ist eine Kraftmeßvorrichtung ersichtlich, die im wesentlichen aus dem Halteelement 1 besteht, an dessen Stirnfläche das flache blattfederartige Federelement 2 angesetzt ist, das auf seiner Unter- und Oberseite mit Dehnungsmeßstreifen bestückt ist. An das Federelement ist andererseits ein konischer Hebelarm 4 befestigt, der sich zur Krafteinleitungsseite hin verjüngt und eine zylindrische Spitze 5 enthält, die zur Fadenum lenkung dient.From Fig. 1 of the drawing, a force measuring device can be seen, which consists essentially of the holding element 1 , on the end face of which the flat leaf spring-like spring element 2 is attached, which is equipped on its underside and top with strain gauges. On the other hand, a conical lever arm 4 is fastened to the spring element, which tapers towards the force introduction side and contains a cylindrical tip 5 , which serves for the thread deflection.
Das Halteelement 1 besteht aus einem quaderförmigen Metallteil, dessen Kantenlänge nicht größer als 5 mm zu sein braucht. Dieses Halteelement 1 dient in erster Linie zur Befestigung der Kraftmeßvorrichtung an einem vorgese henen Maschinenteil. An einer der Stirnflächen ist ein flaches blattfederartiges Federelement 2 befestigt, auf das die Dehnungsmeßstreifen 3 aufgeklebt werden. Dieses Federelement 2 kann als dünnes Blechteil ausgebildet sein, dessen Länge nicht mehr als etwa 1,5 mm und dessen Breite nicht mehr als 5 mm betragen muß. Dieses Blechteil könnte auch dünner als 1 mm sein. Das Federelement 2 ist senkrecht auf der Stirnfläche des Halteelements 1 angeord net. Dabei ist das Federelement 2 etwa in der Mitte der Stirnfläche an dem Halteelement 4 befestigt, wobei es parallel zu den Kanten des Halteelements 1 verläuft. Dabei könnte das Federelement 2 sowohl als Einzelteil mit dem Halteelement 1 verbunden sein, als auch aus diesem ausgearbeitet worden sein. Das Halteelement 1 könnte aber auch bereits ein Teil der Textilmaschine darstellen, an das das Federelement 2 befestigt würde.The holding element 1 consists of a cuboid metal part, the edge length of which need not be greater than 5 mm. This holding element 1 is primarily used to attach the force measuring device to a machine part vorgese hen. A flat leaf spring-like spring element 2 is attached to one of the end faces, onto which the strain gauges 3 are glued. This spring element 2 can be formed as a thin sheet metal part, the length of which must not be more than about 1.5 mm and the width of not more than 5 mm. This sheet metal part could also be thinner than 1 mm. The spring element 2 is net vertically on the end face of the holding element 1 angeord. The spring element 2 is fastened to the holding element 4 approximately in the middle of the end face, wherein it runs parallel to the edges of the holding element 1 . In this case, the spring element 2 could be connected to the holding element 1 as an individual part, or could have been worked out from the latter. The holding element 1 could also already be part of the textile machine to which the spring element 2 would be attached.
An der der Stirnseite gegenüberliegenden Federseite ist das Federelement 2 mit einem Hebelarm 4 verbunden, der um ein Vielfaches länger als das Federelement 2 ausgebildet ist. Der Hebelarm 4 besteht aus einem konischen Metall teil, dessen größter Durchmesser sich an der Verbindung beim Federelement befindet. An dem verjüngenden Ende des Hebelarmes 4 ist eine zylinderförmige Spitze 5 vorgesehen, an der die zu messende Kraft angreift. Der Hebelarm 4 besteht vorzugsweise aus einem Leichtmetall um einerseits die Masse gering zu halten und andererseits den Hebelarm 4 biegesteif auszugestalten. Eine konische Ausgestaltung ist deshalb vorteilhaft, weil das Biegemoment zur Krafteinlei tungsstelle hin abnimmt und deshalb zu dieser Stelle hin die Masse verringert werden kann. Der Hebelarm könnte allerdings auch aus anderen Materialien bestehen. Desweiteren könnte er auch als zylindrisches Vollmaterial oder in Röhrchenform ausgebildet sein.On the spring side opposite the end face, the spring element 2 is connected to a lever arm 4 , which is formed many times longer than the spring element 2 . The lever arm 4 consists of a conical metal part, the largest diameter of which is at the connection in the spring element. At the tapered end of the lever arm 4 , a cylindrical tip 5 is provided, on which the force to be measured acts. The lever arm 4 preferably consists of a light metal in order to keep the mass low on the one hand and on the other hand to design the lever arm 4 to be rigid. A conical configuration is advantageous because the bending moment to the point of force introduction decreases and therefore the mass can be reduced at this point. However, the lever arm could also be made of other materials. Furthermore, it could also be designed as a solid cylindrical material or in the form of a tube.
Vorzugsweise wird sowohl das Halteelement 1 als auch das Federelement 2 und der Hebelarm 4 aus einem einstückigen Leichtmetallmaterial ausgearbeitet. In Betracht kommen dabei Aluminiumlegierungen, die als Federmaterial gut geeignet sind und die einen kleinen Elastizitätsmodul aufweisen. Diese Materialien sind gut zu bearbeiten und bilden gleichzeitig einen massearmen Hebelarm.Both the holding element 1 and the spring element 2 and the lever arm 4 are preferably made from a one-piece light metal material. Aluminum alloys which are well suited as spring material and which have a small modulus of elasticity come into consideration. These materials are easy to machine and at the same time form a low-mass lever arm.
Das Federelement 2 wird vorzugsweise mit Miniaturdehnungs meßelementen bestückt, die sowohl auf dessen Ober- als auch Unterseite befestigt werden. Um bei möglichst kleiner Dehnung ein möglichst großes Meßsignal zu halten, werden üblicherweise vier aktive Dehnungsmeßstreifen 3 auf der Feder 2 appliziert. Die Dehnungsmeßstreifen 3 werden noch mit nicht dargestellten elektrischen Anschlüssen versehen, um das durch die eingeleitete Kraft verursachte Meßsignal entsprechend auswerten zu können. Dazu sind elektronische Auswerteschaltungen vorgesehen.The spring element 2 is preferably equipped with miniature expansion measuring elements, which are attached to both its top and bottom. In order to maintain the largest possible measurement signal with the smallest possible stretch, four active strain gauges 3 are usually applied to the spring 2 . The strain gauges 3 are also provided with electrical connections, not shown, in order to be able to evaluate the measurement signal caused by the force introduced. Electronic evaluation circuits are provided for this.
Die zylindrische Hebelarmspitze 5 stellt im Grunde eine Fadenumlenkrolle dar, um die der Faden im praktischen Betrieb herumgelegt wird. An dieser Stelle greift eine Kraft in Form einer Fadenspannung an dem Hebelarm 4 an. Dazu wird der Faden stets in Biegerichtung um den Hebelarm 4 gezogen. Bei Krafteinleitung wird damit über den Hebel eine Kraft auf das Federelement übertragen, das sich damit in Kraftrichtung durchbiegt. Hierdurch wird in den Dehnungsmeßstreifen 3 ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt, das proportional der eingeleiteten Kraft ist und entsprechend weiterverarbeitet werden kann. Die Länge des Hebelarms 4 ist dabei im wesentlichen von der Größe der einleitbaren Kräfte und der Dimensionierung des Federelements abhängig. Um eine möglichst kompakte Ausführung der Kraftmeßvorrichtung zu erreichen, wird ein möglichst kurzes Federelement 2 angestrebt. Dies muß aber mindestens so lang sein wie die Länge der Dehnungsmeß streifen 3 ist. Um nun auch Kraftmessungen bei hohen Fadengeschwindigkeiten zu ermöglichen, müssen die Federsteifigkeit und damit die Dicke des Federelementes mit der Masse des Hebelarms 4 optimiert werden. Bei der vorgesehenen Ausführungsform hat sich vorzugsweise ein Längenverhältnis des Federelements 2 zum Hebelarm 4 von 1 : 20 als günstig herausgestellt. Bei derartigen Kraftmeß vorrichtungen sind bei Kräften von ca. 1 N Eigenfrequenzen von bis zu 3 Khz erreichtbar.The cylindrical lever arm tip 5 basically represents a thread deflection roller around which the thread is placed in practical operation. At this point, a force acts on the lever arm 4 in the form of a thread tension. For this purpose, the thread is always drawn around the lever arm 4 in the bending direction. When force is applied, a force is transmitted via the lever to the spring element, which thus bends in the direction of the force. As a result, a corresponding electrical signal is generated in the strain gauges 3 , which is proportional to the force introduced and can be processed accordingly. The length of the lever arm 4 is essentially dependent on the size of the forces that can be introduced and the dimensioning of the spring element. In order to achieve the most compact possible design of the force measuring device, the shortest possible spring element 2 is sought. But this must be at least as long as the length of the strain gauge 3 is. In order to enable force measurements at high thread speeds, the spring stiffness and thus the thickness of the spring element must be optimized with the mass of the lever arm 4 . In the proposed embodiment, a length ratio of the spring element 2 to the lever arm 4 of 1:20 has preferably been found to be favorable. In such force measuring devices, natural frequencies of up to 3 kHz can be achieved with forces of approximately 1 N.
Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine Ausführung einer Kraftmeßvorrichtung, die aus einem einstückigen Leichtme tallgrundkörper ausgearbeitet ist, bei der das Federele ment 8 durch zwei versetzt angebrachte Aussparungen 7, 10 gebildet wird. Der Grundkörper der Kraftmeßvorrichtung besteht aus einem Rundstab einer Aluminiumlegierung, der zwei gegenüberliegende Aussparungen 7, 10 aufweist. Die Aussparungen 7, 10 sind in Längsrichtung versetzt angeordnet und durch zwei gleich tiefe Ausfräsungen gebildet, die an den sich überlappenden Stellen einen Steg 8 zwischen dem Halteelement 6 und dem Hebelarm 11 darstellen. Der verbleibende Steg 8 bildet das Federele ment der Kraftmeßvorrichtung. Der an die Feder 8 anschlie ßende Hebelarm 11 wird durch eine konische Verjüngung zum anderen Ende hin erreicht. Der Hebelarm 11 enthält an seiner Spitze einen zylindrischen Teil 12, der zur Krafteinleitung dient und um den der Faden herumgeführt wird. Fig. 2 of the drawing shows an embodiment of a force measuring device, which is worked out from a one-piece Leichtme tallgrundkörper, in which the Federele element 8 is formed by two offset recesses 7 , 10 . The main body of the force measuring device consists of a round rod made of an aluminum alloy, which has two opposite recesses 7 , 10 . The recesses 7 , 10 are arranged offset in the longitudinal direction and formed by two equally deep cutouts, which at the overlapping points represent a web 8 between the holding element 6 and the lever arm 11 . The remaining web 8 forms the Federele element of the force measuring device. The adjoining the spring 8 lever arm 11 is achieved by a conical taper towards the other end. The lever arm 11 contains at its tip a cylindrical part 12 , which serves to introduce force and around which the thread is guided.
Die versetzte Anordnung der Aussparungen hat den Zweck, daß die Länge des Federelements möglichst gering gehalten werden kann. So besteht bei der Anbringung der Dehnungs meßstreifen 8 die Schwierigkeit, genügend Platz zur Verschaltung der Dehnungsmeßstreifen 9 zu besitzen. So sind üblicherweise die Dehnungsmeßstreifen 8 auf ein Trägermaterial aufgebracht, das spröde und deshalb nicht um Ecken knickbar ist. Die Feder 8 muß deshalb in der Regel so lang sein, daß sie sowohl die Anbringung für das Gitter des Dehnungsmeßstreifens 9 als auch deren Anschlüs se ermöglicht. Da aber die Dehnung ausschließlich auf der Länge des Gitters gemessen wird, wurden die Aussparungen um die Länge der Anschlußdrähte gegeneinander versetzt. Dadurch entsteht ein Federelement 8, dessen Länge der Länge des Gitters entspricht. Bringt man nun die Dehnung meßstreifen 9 so in den Aussparungen 7, 10 an, daß deren Anschlußdrähte in verschiedene Längsrichtungen zeigen, so entsteht ein sehr kurzes Federelement 8, das optimale Meßeigenschaften gewährleistet und eine einfache Anschluß möglichkeit an die Rückführleitungen gestattet. Darüber hinaus ist ein derartiges einstückiges Kraftmeßelement als Automatendrehteil sehr einfach und damit kostengünstig herstellbar.The offset arrangement of the recesses has the purpose that the length of the spring element can be kept as short as possible. So there is the difficulty in attaching the strain gauges 8 to have enough space to connect the strain gauges 9 . The strain gauges 8 are usually applied to a carrier material which is brittle and therefore cannot be bent around corners. The spring 8 must therefore be long enough that it allows both the attachment for the grid of the strain gauge 9 and their connec se. However, since the elongation is only measured along the length of the grid, the cutouts were offset by the length of the connecting wires. This creates a spring element 8 , the length of which corresponds to the length of the grid. If you now place the strain gauges 9 in the recesses 7 , 10 in such a way that their connecting wires point in different longitudinal directions, a very short spring element 8 is created , which ensures optimum measuring properties and allows easy connection to the return lines. In addition, such a one-piece force measuring element as an automatic turned part is very simple and therefore inexpensive to manufacture.
Wird die Kraftmeßvorrichtung nun durch eine Fadenspannung an der Krafteinleitungsseite in Kraftrichtung belastet, so entsteht eine Auslenkung des Hebelarms in Kraftrichtung. Dadurch wird gleichfalls eine Biegespannung im Federele ment erzeugt, das eine entsprechende Widerstandsänderung in den Dehnungsmeßstreifen 9 zur Folge hat. Dadurch wird ebenfalls in einer nicht dargestellten Auswerteeinrichtung ein elektrisches Signal erzeugt, das der eingeleiteten Kraft proportional ist.If the force measuring device is now loaded by a thread tension on the force introduction side in the force direction, the lever arm is deflected in the force direction. This also generates a bending stress in the Federele element, which has a corresponding change in resistance in the strain gauges 9 . This also generates an electrical signal in an evaluation device, not shown, which is proportional to the force introduced.
Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt eine Kraftmeßvorrichtung nach Art der Kraftmeßvorrichtung nach Fig. 1 der Zeich nung, das durch ein Gehäuseteil 18 umschlossen ist. Dabei ist das Gehäuseteil 18 zylinderförmig ausgebildet und besitzt an seiner Stirnseite, die der Krafteinleitungssei te zugewandt ist, eine Bohrung 19, durch die die Spitze 20 des Hebelarms 17 herausragt. Dabei ist der Durchmesser der Bohrung 19 mindestens um den Betrag der maximalen Auslenkung größer als der Durchmesser der Hebelarmspitze 20. Fig. 3 of the drawing shows a force measuring device in the manner of the force measuring device according to Fig. 1 of the drawing, which is enclosed by a housing part 18 . The housing part 18 is cylindrical and has a bore 19 through its tip 20 of the lever arm 17 which protrudes on its end face which faces the force introduction side. The diameter of the bore 19 is at least larger than the diameter of the lever arm tip 20 by the amount of the maximum deflection.
Das Gehäuseteil 18 besitzt einen Innendurchmesser, der dem Außendurchmesser des Halteelements 13 entspricht und mit diesem fest verbunden ist. Das Gehäuseteil 18 enthält an seiner Außenwandung eine Gewindebohrung, in der eine Schraube 16 als Einstellmittel vorgesehen ist, die senkrecht auf den Hebelarm 17 ausgerichtet ist.The housing part 18 has an inner diameter which corresponds to the outer diameter of the holding element 13 and is fixedly connected thereto. The housing part 18 contains on its outer wall a threaded bore in which a screw 16 is provided as an adjusting means, which is aligned perpendicular to the lever arm 17 .
Die Bohrung 18 an der krafteinleitungsseitigen Stirnfläche stellt dabei einen Überlastanschlag dar. Dieser ist deshalb notwendig, weil z. B. bei Knotenbildungen oder anderen Fadenstockungen ein Vielfaches der sonst üblichen Fadenspannungen entsteht, die zu einer Zerstörung der Dehnungsmeßstreifen 3, 8 führen würden. Deshalb ist im Anschluß an das Halteelement 13 eine zweite Feder 14 angeordnet, die an ihrem Ende eine zylinderförmige Verdickung 14a aufweist, die ein Anschlag für die Einstellschraube bildet. Zwischen der zylinderförmigen Verdickung 14a und dem Hebelarm 17 befindet sich das Federelement 15, auf dem die Dehnungsmeßstreifen appli ziert sind. Da bei der vorgesehenen Kraftmeßvorrichtung für sehr große Eigenfrequenzen nur ein sehr starres Federelement 15 in Betracht kommt, entsteht an der Hebelarmspitze nur eine sehr geringe Auslenkung. Die Gehäusebohrung 19 als Überlastanschlag ist unter vernünf tigem Aufwand kaum so genau herstellbar, daß sie einen definierten Luftspalt von einem Bruchteil eines Millime ters zwischen der Hebelarmspitze 20 und der Gehäusewand bildet. Um dieser Fertigungsschwierigkeit zu entgehen, ist das zweite Federelement 14 vorgesehen, dessen Federstei figkeit weicher ist als die des Federelements 15. Dabei wird durch die Einstellschraube 16 das zweite Federelement 14 soweit vorgespannt, daß die zylinderförmige Verdickung 14a erst bei Überschreiten der Nennlast von der Spitze der Einstellschraube 16 abhebt. Der Hebelarm 17 wird dann soweit ausgelenkt, bis er an die Gehäusewand der Bohrung anschlägt, die den Überlastanschlag darstellt. Dadurch ist ein wesentlich größerer Spalt als Überlastanschlag zwischen der Hebelarmspitze und der Gehäusewandung zulässig. Dies ist dadurch erreichbar, daß das zweite Federelement 14 weicher ist als das Federelement 15 und deshalb nach dem Überschreiten der Nennlast sich lediglich noch das zweite Federelement 14 verformt, wodurch eine Zerstörung der Dehnungsmeßstreifen durch eine übermäßige Biegung des Federelements 15 verhindert wird.The bore 18 on the force introduction end face represents an overload stop. This is necessary because, for. B. in knot formation or other thread blockages a multiple of the otherwise usual thread tensions arises, which would lead to the destruction of the strain gauges 3 , 8 . Therefore, a second spring 14 is arranged after the holding element 13 , which has at its end a cylindrical thickening 14 a, which forms a stop for the adjusting screw. Between the cylindrical thickening 14 a and the lever arm 17 is the spring element 15 , on which the strain gauges are appli. Since only a very rigid spring element 15 comes into consideration in the force measuring device provided for very high natural frequencies, only a very slight deflection occurs at the lever arm tip. The housing bore 19 as an overload stop can hardly be produced with such reasonable effort that it forms a defined air gap of a fraction of a millimeter between the lever arm tip 20 and the housing wall. In order to avoid this manufacturing difficulty, the second spring element 14 is provided, the spring stiffness is softer than that of the spring element 15 . Here, the second spring element 14 is prestressed by the adjusting screw 16 to such an extent that the cylindrical thickening 14 a only lifts off the tip of the adjusting screw 16 when the nominal load is exceeded. The lever arm 17 is then deflected until it strikes the housing wall of the bore, which represents the overload stop. This allows a much larger gap as an overload stop between the lever arm tip and the housing wall. This can be achieved in that the second spring element 14 is softer than the spring element 15 and therefore only the second spring element 14 is deformed after the nominal load has been exceeded, whereby destruction of the strain gauges by excessive bending of the spring element 15 is prevented.
In Fig. 4 der Zeichnung ist ein Schnittbild einer Hebelarmspitze 21 der Kraftmeßvorrichtungen nach Fig. 1 oder 2 dargestellt. Diese Hebelarmspitze 21 weist halteelementsseitig einen konischen Teil und krafteinlei tungsseitig einen zylindrischen Teil 21 auf. An dem zylindrischen Teil 21 ist ein Keramikröhrchen 22 befe stigt, das eine abriebfeste Hebelarmspitze darstellt. Da die zylindrische Hebelarmspitze als Umlenkrolle für den vorbeigeführten Faden dient, entsteht an den Berührungs punkten Reibung, die bei längerer Betriebszeit zu Abriebserscheinungen an weichen Spitzen führen würde. Diese Abriebserscheinungen werden durch besonders harte Werkstoffe, wie das vorgesehene Keramikröhrchen 22, gering gehalten. FIG. 4 of the drawing shows a sectional view of a lever arm tip 21 of the force measuring devices according to FIG. 1 or 2. This Hebelarmspitze 21 support member side comprises a conical part and introduction of forces tung side a cylindrical portion 21. On the cylindrical part 21 , a ceramic tube 22 is BEFE Stigt, which is an abrasion-resistant lever arm tip. Since the cylindrical lever arm tip serves as a deflection roller for the thread being passed, there is friction at the points of contact, which would lead to signs of abrasion on soft tips in the event of a longer operating time. These signs of abrasion are kept low by particularly hard materials, such as the ceramic tube 22 provided.
Das Keramikröhrchen 22 wird vorteilhafterweise durch einen termoplastischen Klebstoff 24 mit der Hebelarmspitze 23 verbunden. Die Verwendung eines termoplastischen Kleb stoffs 24 hat den Vorteil, daß derartige Keramikröhrchen 22 ohne eine Demontage der Kraftmeßvorrichtung ersetzt werden können, indem der Klebstoff durch einen Erhitzungs vorgang seine Klebkraft verliert. Bei höheren Fadenspan nungen können statt des Keramikröhrchens 22 aber auch Rollen als Fadenläufer an der Spitze des Hebelarms befestigt werden.The ceramic tube 22 is advantageously connected to the lever arm tip 23 by a thermoplastic adhesive 24 . The use of a thermoplastic adhesive 24 has the advantage that such ceramic tubes 22 can be replaced without disassembling the force measuring device by the adhesive loses its adhesive force by a heating process. At higher thread tensions, instead of the ceramic tube 22 , rollers can also be attached as thread runners at the tip of the lever arm.
Der erfindungsgemäße Gegenstand ist aber auch bei stärkeren Fäden, Seilen oder anderen Fasern mit höheren Zugspannungen verwendbar, bei der die Kraft mit großen Umlaufgeschwindigkeiten gemessen werden soll.The subject of the invention is also at stronger threads, ropes or other fibers with higher Tension can be used where the force with large Orbital speeds should be measured.
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